許多納米材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,因此在電催化、電化學(xué)傳感、電化學(xué)能源等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)納米電化學(xué)研究的對象,往往是包含有數(shù)百萬乃至數(shù)億納米顆粒的宏觀電極界面,研究結(jié)果反映的是體系中所有納米顆粒的整體平均性能。但是由于納米顆粒在結(jié)構(gòu)和活性上均具有內(nèi)在的、顯著的個體差異性,這種平均效應(yīng)就會模糊納米材料結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系,不利于界面電子轉(zhuǎn)移規(guī)律和機理的闡明及其性能的提升。近十余年來,隨著電分析化學(xué)和微納加工技術(shù)的發(fā)展,在納米電化學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了一種基于單個電活性納米顆粒與惰性電極界面隨機碰撞的新穎研究方法,簡稱為單顆粒碰撞技術(shù)。該技術(shù)運用計時電流法檢測納米顆粒隨機碰撞到超微電極表面后產(chǎn)生的瞬時電流。通過對電流信號進行分析,能夠進行單個納米顆粒的性質(zhì)研究。盡管該技術(shù)可以獲得單個納米顆粒的直接電化學(xué)或電催化電流,但仍然存在諸多亟待解決的瓶頸問題。第一,傳統(tǒng)的單顆粒碰撞技術(shù)缺乏空間分辨率,雖然能夠利用統(tǒng)計學(xué)原理“確信”某一電流峰來自于單個納米顆粒,但是無法將其歸屬于某個具體的納米顆粒,也無法對該納米顆粒進行識別和表征。因此,在結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系中僅能獲得活性信息,結(jié)構(gòu)信息則完全丟失。第二,盡... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?０．０１％活性碳的攪拌懸浮液在０．１?Ｍ?ＫＣ１溶液中的無阻尼極譜圖

?３６０?３８０?４００??Ｔｉｍｅ／ｓ??圖１－２電催化放大型單顆粒碰撞的原理示意圖。１２??根據(jù)納米顆粒與電極之間相互作用的不同，產(chǎn)生的離散電流主要有兩種（圖??１－３）。一種是由于納米顆粒與電極表面不可逆地吸附而導(dǎo)致的階梯狀（ｓｔａｉｒｃａｓｅ）??電流１４。另一種是尖峰狀（ｂｌｉｐｏｒｓｐｉｋｅ）電流，這是因為納米顆粒與電極接觸后??從電極表面離開或者接觸后顆粒失活１５。單顆粒碰撞的電流響應(yīng)模式受許多因素??影響，比如電催化反應(yīng)機理、顆粒的表面活性劑以及電極材料等。??－１．０??ｒ?？?ｊ?，０．Ｄ６?－?＇＂Ｉ＂＇?—??（ａ）?ｓｔｉｉｉｒｃａｓｏ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?（ｂ）?ｂｌｉｐ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ??ｒ２卜－一??ｉ?、一一；ｆ?＼?Ｉ??＂－ｉ?－°－°９?■??－１．６??２６?２７?２８?２９?＂°＇１〇３６?Ｓ?４＾?４Ｚ￣?４４?４６??Ｔｉｍｏ?（ｓｑｃ）?Ｔｉｍｅ??圖１－３?（ａ）?ＰｔＮＰｓ碰撞在Ａｕ?ＵＭＥ上催化Ｎ２Ｈ４氧化產(chǎn)生的階梯狀響應(yīng)；（ｂ）氧化銥納米顆粒??在Ｐｔ?ＵＭＥ上催化水氧化產(chǎn)生的尖峰狀響應(yīng)。Ｉ６??在碰撞實驗中，可以從碰撞的頻率、響應(yīng)電流的大小和形狀獲得納米顆粒的??許多信息，例如尺寸分布、濃度和擴散系數(shù)等。假設(shè)顆粒碰撞到電極表面是由擴??散控制的，即顆粒在電極附近存在濃度梯度，則顆粒的碰撞頻率／ｄｉｆ可以由下式??給出１６：??／ｄｉｆ?＝?４ＤｎｐＣｎｐ〇：／Ｖａ?（１?—?１）??式中Ｄｎｐ為顆粒的擴散系數(shù)

Ｔｉｍｅ?／?ｓ?Ｔｉｍｅ?／?ｓ??圖１－７?（ａ）不同ＰｔＮＰｓ濃度下記錄的瞬時電流曲線。（ｂ）相應(yīng)的一階導(dǎo)數(shù)。圖ｂ中的青銅色??曲線是在沒有顆粒的情況下記錄的瞬時電流。藍(lán)色箭頭指向電流階躍幅度高于２０?ｐＡ的尖峰，??紅色指向電流幅度小于２０ｐＡ。粒徑：？３．６ｎｍ：電極：ｌＯｐｍＡｕＵＭＥ；電解質(zhì)溶液：１５ｍＭ??Ｎ２Ｈ４＋５０ｍＭＰＢＳ?緩沖液，ｐＨ＊￣７．５。１４??１０??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]單顆粒電化學(xué)分析[J]. 李婷,劉洋,蔣亞楠,王建華,于萍,毛蘭群.  中國科學(xué):化學(xué). 2016(10)



本文編號：3395788